AT129721B - Silizium-Kupfer-Legierung. - Google Patents

Description

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  Silizium -Kupfer-Legierung. 



   Den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet eine Legierung, welche sich besonders eignet für die Herstellung von Metallteilen, die mit Heissdampf in Berührung kommen, namentlich also für
Ventile u. dgl. An eine solche Legierung wird die Anforderung gestellt, dass sie auch bei sehr hohen
Temperaturen gegen die Einwirkung des Heissdampfes vollkommen unempfindlich bleibt. Ferner muss sie sich giessen, schmieden und durch spanabnehmende Bearbeitung verformen lassen. Die Vereinigung dieser verschiedenen Eigenschaften begegnet deshalb Schwierigkeiten, weil jene Metalle, die der Legierung die eine Eigenschaft verleihen, ihre Güte in bezug auf die andere herabsetzen. 



   So hindert der Zusatz von Zinn und Nickel, welche die Korrosionsbeständigkeit erhöhen würden, die Sehmiedbarkeit. Umgekehrt sind jene Metalle, welche die Sehmiedbarkeit erhalten, als wenig korrosionsbeständig bekannt, z. B. Eisen und Mangan. 



   In normalen Bronzen werden dem Kupfer Zinn eventuell Blei, Zink oder Nickel, letztere in kleineren Mengen zugesetzt. Eine Bronze für   Heissdampfarmaturen kann jedoch, wie   aus dem vorliegenden erhellt, auf diesem Wege nicht erzielt werden. Es war weiterhin bekannt, eine eisenfreie Bronze herzustellen,   w elche   nebst Kupfer etwa 1% Mangan und etwa 4% Silizium enthält. Diese Bronze ist wohl schmiedbar, aber unverhältnismässig teuer, da mit reinem Silizium gearbeitet" erden muss. Es hat sich nun überraschender Weise gezeigt, dass eine allen genannten Anforderungen genügende Bronze erhalten wird, wenn man dem Kupfer etwa 2% Eisen und 2-4% Silizium zulegiert. Diese Bronze ist deshalb wirtschaftlich herstellbar, weil das Silizium in der wesentlich billigeren Form als Ferrosilizium eingeführt werden kann. 



   Zur besseren Verdeutlichung des Anmeldungsgegenstandes wird im folgenden auf die bereits bekannten Legierungen des angrenzenden Zusammensetzungsbereiches verwiesen. Es sind dies die Corsonlegierungen mit weniger Silizium einerseits, die Doeblinlegierungen mit viel Silizium anderseits. 



  Corson geht mit den Zusätzen nur so weit, als es möglich ist, bei höherer Temperatur Mischkristalle zu erhalten. Da sich diese aber beim langsamen Abkühlen in zwei Phasen trennen, kann und muss Corson durch Abschrecken und nachfolgendes Anlassen eine kolloidal feine Verteilung zm eier Phasen erhalten. Hierauf beruht sein Erfindungsgedanke. Die Grenzen für solche Legierungen liegen, wie in der englischen Patentschrift Nr. 256457 angegeben wird, bei   0'1-1'5%   Silizium und 0'3-3% Eisen. Sie sind schmiedbar, aber nicht korrosionsbeständig. Ihre Härte erlangen sie erst durch den beschriebenen Vergütungsvorgang. 



   Die Doeblinlegierungen (D. R. P. Nr. 447247) anderseits suchen durch sehr hohen Siliziumgehalt eine möglichst vielseitige Korrosionsbeständigkeit zu erreichen, geraten aber damit in ein Gebiet, wo praktisch keine Kaltverformbarkeit mehr besteht. 



   Für die Zwecke der Anmeldung nun ist eine umfassende Korrosionsbeständigkeit entbehrlich, anderseits aber ein umständlicher Vergütungsprozess ebenso hinderlich, wie schlechte Verformbarkeit in kaltem Zustande oder zu grosse Weichheit. 



   Hieraus ergibt sich der gemäss der Erfindung zu benutzende Legierungsbereich. Tatsächlich handelt es sich dabei um   Legierungen, w elche   dem angestrebten Zweck sehr gut angepasst sind, während die beiden obenerwähnten bekannten Legierungsgruppen nicht die erforderlichen Eigenschaften besitzen. 



  Dass es gelingen würde, im mittleren Bereiche zwischen ihnen Legierungen der angemeldeten Art herzustellen, war nicht vorauszusehen, weil man angenommen hat, dass es sich um stetige Änderung der Eigen- 

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 schaften handelt. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die beim Wechsel des Siliziumgehaltes eintretenden Änderungen geradezu sprunghaft vor sich gehen, so dass beim Überschreiten oder Unterschreiten der angegebenen Grenzen der Zusammensetzung vollkommen andere Eigenschaften auftreten. Beispielsweise zeigt das aus der Literatur bekannte thermische Diagramm der   Kupfer-Siliziumlegierungen   bei einem Siliziumgehalt von ungefähr 4% einen scharfen Wechsel der Phasen.

   Bei diesem Punkte liegt auch, was für vorliegende Erfindung in Betracht kommt, eine scharfe Grenze der Verformbarkeit in dem Sinne, dass oberhalb der   4%   von guter Verformbarkeit nicht mehr gesprochen werden kann. Aus dieser Sprunghaftigkeit der Änderungen ergeben sieh die Unterschiede zwischen der angemeldeten Legierung einerseits und den beiden erwähnten bekannten Legierungen anderseits. 



   Es sei noch erwähnt, dass auch Studien über die Zulegierung von Kombinationen der Metalle Eisen, Kobalt, Nickel und Mangan mit Siliziumkupfer vorliegen, bei welcher aber verhältnismässig grosse Mengen dieser Metalle und nur geringe Mengen Silizium verwendet wurden. 



   Keine der erwähnten Legierungen hatte die Zusammensetzung der beanspruchten Legierung und keine hatte alle jene Eigenschaften aufzuweisen, welche die beanspruchte Legierung in vollem Masse besitzt. Ausserdem zeichnet sich diese durch einen aussergewöhnlich hohen   Elastizitätskoeffizienten   aus, was nicht nur ihre Verwendung für Heissdampfventilsitzringe besonders begünstigt, sondern auch für Ventilmembranen und auch sonst für Federn aller Art.

Claims (1)

1. PATENT-ANSPRUCH : Silizium-Kupfer-Legierung mit etwa 2% Eisen für Heissdampfarmaturen und Zwecke gleicher Anforderungen, gekennzeichnet durch einen Gehalt 2-4% Silizium.